Le laser est la source lumineuse parfaite, tant qu'il est alimenté en énergie, il génère la lumière d'un spécifique, couleur bien définie. Cependant, il est également possible de créer son contraire, un objet qui absorbe parfaitement la lumière d'une couleur particulière et dissipe presque complètement l'énergie.

Des chercheurs de la TU Wien (Vienne) ont développé une méthode pour exploiter cet effet, même dans des systèmes très compliqués dans lesquels les ondes lumineuses sont dispersées de manière aléatoire dans toutes les directions. La méthode a été développée à Vienne à l'aide de simulations informatiques, et confirmé par des expérimentations en coopération avec l'Université de Nice. Cela ouvre de nouvelles possibilités pour toutes les disciplines techniques qui ont à voir avec les phénomènes ondulatoires. La nouvelle méthode a été publiée dans la revue La nature .

Structures aléatoires qui absorbent les ondes

"Chaque jour, nous avons affaire à des ondes qui sont dispersées de manière compliquée - pensez à un signal de téléphone portable qui est réfléchi plusieurs fois avant d'atteindre votre téléphone portable, " explique le professeur Stefan Rotter de l'Institut de physique théorique de la TU de Vienne. " Les lasers dits aléatoires utilisent cette diffusion multiple. De tels lasers exotiques ont une complexité, structure interne aléatoire et rayonnent d'une manière très spécifique, motif lumineux individuel lorsqu'il est alimenté en énergie."

Avec des calculs mathématiques et des simulations informatiques, L'équipe de Rotter a pu montrer que ce processus peut également être inversé dans le temps. Au lieu d'une source lumineuse qui émet une onde spécifique en fonction de sa structure interne aléatoire, il est également possible de construire l'absorbeur parfait, qui dissipe complètement un type spécifique d'onde, selon sa structure interne caractéristique, sans en laisser échapper une partie. Cela peut être imaginé comme faire un film d'un laser normal envoyant une lumière laser, et le jouer à l'envers.

"En raison de cette analogie d'inversion du temps avec un laser, ce type d'absorbeur est appelé anti-laser, " dit Stefan Rotter. " Jusqu'à présent, de tels anti-lasers n'ont été réalisés que dans des structures unidimensionnelles, qui sont frappés par la lumière laser des côtés opposés. Notre approche est beaucoup plus générale. Nous avons pu montrer que même des structures arbitrairement compliquées en deux ou trois dimensions peuvent parfaitement absorber une onde spécialement adaptée. De cette façon, le concept peut être utilisé pour un large éventail d'applications."

L'absorbeur de vagues parfait

Le résultat principal du projet de recherche :Pour chaque objet qui absorbe suffisamment les ondes, une certaine forme d'onde peut être trouvée, qui est parfaitement absorbé par cet objet. "Toutefois, il serait faux d'imaginer que l'absorbeur doit juste être rendu assez fort pour qu'il avale simplement chaque onde entrante, " dit Stefan Rotter. " Au lieu de cela, il existe un processus de diffusion complexe dans lequel l'onde incidente se divise en plusieurs ondes partielles, qui se chevauchent alors et interfèrent les unes avec les autres de telle sorte qu'aucune des ondes partielles ne puisse sortir à la fin.

Pour tester leurs calculs, l'équipe a collaboré avec l'Université de Nice. Kevin Pichler, le premier auteur de la La nature publication, qui prépare actuellement sa thèse dans l'équipe de Stefan Rotter, a passé plusieurs semaines avec le professeur Ulrich Kuhl à l'Université de Nice pour mettre la théorie en pratique en utilisant l'expérience des micro-ondes. "Réellement, c'est un peu inhabituel pour un théoricien de faire l'expérience, ", dit Kevin Pichler. "Pour moi, cependant, c'était particulièrement passionnant de pouvoir travailler sur tous les aspects de ce projet, du concept théorique à sa mise en œuvre en laboratoire."

Le "Random Anti-Laser" construit en laboratoire se compose d'une chambre à micro-ondes avec une antenne absorbante centrale, entouré de cylindres en téflon disposés au hasard. Semblable à des pierres dans une flaque d'eau, auquel les vagues d'eau sont déviées et réfléchies, ces cylindres peuvent diffuser des micro-ondes et créer un motif d'onde compliqué. "Nous envoyons d'abord des micro-ondes de l'extérieur à travers le système et mesurons exactement comment ils reviennent, " explique Kevin Pichler. " Sachant cela, la structure interne du dispositif aléatoire peut être entièrement caractérisée. Ensuite, il est possible de calculer l'onde qui est complètement avalée par l'antenne centrale à la bonne force d'absorption. En réalité, lors de la mise en œuvre de ce protocole dans l'expérimentation, nous trouvons une absorption d'environ 99,8 % du signal incident."

La technologie anti-laser n'en est qu'à ses débuts, mais il est facile de penser à des applications potentielles. "Imaginer, par exemple, que vous pouviez régler un signal de téléphone portable exactement de la bonne façon, afin qu'il soit parfaitement absorbé par l'antenne de votre téléphone portable, " dit Stefan Rotter. " Également en médecine, nous avons souvent affaire à la tâche de transporter l'énergie des vagues vers un point très spécifique, comme des ondes de choc qui brisent un calcul rénal."